备考2024年高考数学优生冲刺专题特训:空间向量与立体几何

试卷更新日期:2024-02-22 类型:三轮冲刺

一、解答题

  • 1. 如图所示,已知P是平行四边形ABCD所在平面外一点,连接PA , PB , PC , PD , 点E , F , G , H分别为△PAB , △PBC , △PCD , △PDA的重心.求证:E , F , G , H四点共面.

  • 2. 如图,在四棱锥P−ABCD中,AD=AB=12CD=1 , ∠ADC=90° , AB//CD , 点M为棱PA的中点.

    (1)、设DA→=a→ , DC→=b→ , DP→=c→ , 用a→ , b→ , c→表示CB→ , CM→;
    (2)、若PD⊥底面ABCD,且PD=2 , 求平面BCM与平面ABCD所成角的余弦值.
  • 3. 如图,在三棱柱ABC−A1B1C1中,所有棱长都为2,且∠A1AC=60° , 平面A1ACC1⊥平面ABC , 点P为AB的中点,点Q为A1C1的中点.

    (1)、点B1到直线PQ的距离;
    (2)、求点B1到平面PQC的距离.
  • 4. 如图,在四棱锥P-ABCD中,CD∥AB,∠ABC=90°,AB=2BC=2CD=4,三棱锥B-PAD的体积为423.

    (1)、求点P到平面ABCD的距离;
    (2)、若PA=PD,平面PAD⊥平面ABCD,点N在线段AP上,AN=2NP,求平面NCD与平面ABCD夹角的余弦值. 
  • 5. 如图,在直三棱柱ABC−A1B1C1中,D , E分别是棱AB , B1C1的中点,AC=BC=2 , AA1=3 .

    (1)、求证:DE//平面ACC1A1;
    (2)、再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使得各条件相融.并求直线DE与平面ABC1所成的角的正弦值.

    条件①:BC⊥AC1;条件②:DE⊥B1C1;条件③:DE到平面ACC1A1的距离为1.

  • 6. 如图,在三棱锥 P-ABC中,平面 PAB⊥平面ABC,AB=4,BC=2,AC=PA=PB=25 , D,E分别为PC,PA的中点.

    (1)、证明:平面 BCE⊥平面 PAB.
    (2)、求平面 PBC与平面BDE 的夹角的余弦值.
  • 7. 如图,在平行六面体ABCD−A1B1C1D1中,AB=AD=AA1=1 , ∠DAB=90∘ , cos<AA1→ , AB→>=22 , cos<AA1→ , AD→>=12 , 点M为BD中点.

    (1)、证明:B1M//平面A1C1D;
    (2)、求二面角B−AA1−D的正弦值.
  • 8. 如图,在多面体ABCDEF中,底面ABCD为菱形,∠DAB=60∘ , DE⊥平面ABCD , CF∥DE , 且AB=DE=2 , CF=1 , G为棱BC的中点,H为棱DE上的动点.

    (1)、求二面角A−BE−F的正弦值;
    (2)、是否存在点H使得GH∥平面BEF?若存在,求EHED的值;否则,请说明理由.
  • 9. 如图,矩形ABCD中AB=2AD=4 , E为边AB的中点,将△ADE沿直线DE翻折成△A1DE , 使DA1⊥EC , 若M为线段A1C的中点,

    (1)、求证:BM∥平面A1DE
    (2)、求证:平面A1DE⊥平面BCDE
    (3)、求二面角C−A1B−E夹角的正弦值
  • 10. 如图,在四棱锥P−ABCD中,底面ABCD是菱形,AC与BD交于点O , ∠BAD=60∘ , PA=AB=2 , PA⊥平面ABCD , M为线段PB上的一点.

    (1)、证明:平面PAC⊥平面PBD ;
    (2)、当AM与平面PBD所成的角的正弦值最大时,求平面MAC与平面ABCD夹角的余弦值.
  • 11. 在正六棱柱ABCDEF−A1B1C1D1E1F1中,底面棱长为2 , 高为23 , P , Q分别为FF1 , CD的中点,连接PQ , A1B , A1C , F1D.

    (1)、求PQ , A1B所成角α的余弦值;
    (2)、过点B作直线l//PQ , 设点R是直线l上一点,记平面A1CDF1与平面EFR所成角为β , 求|cosβ|的取值范围.
  • 12. 底面ABCD和侧面ABB1A1均为矩形,AB=2 , BC=6 , BB1=23 , A1C=4.

    (1)、求证:A1D⊥DC;
    (2)、求AC1与平面BAA1B1所成角的正弦值.
  • 13. 如图,在正三棱台ABC−A1B1C1中,AB=2A1B1=4 , AA1=13.

    (1)、证明:AA1⊥BC.
    (2)、过B1C1的平面α交AB , AC分别于E , F , 若AA1//平面α , 求直线BB1与平面α所成角的正弦值.
  • 14. 如图,在正三棱台ABC−A1B1C1中,AB=2A1B1=2AA1 , D,E分别为AA1 , B1C1的中点.

    (1)、证明:DE⊥平面BB1C1C;
    (2)、设P,Q分别为棱AB,BC上的点,且C1 , D,P,Q均在平面α上,若△PBQ与△ABC的面积比为3:8,

    (i)证明:BP=34BA

    (ii)求α与平面ABB1A1所成角的正弦值.

  • 15. 如图,在四棱锥P−ABCD中,BD⊥PC , ∠ABC=60∘ , 四边形ABCD是菱形,PB=2AB=2PA , E是棱PD上的动点,且PE→=λPD→ .

      

    (1)、证明:PA⊥平面ABCD .
    (2)、是否存在实数λ , 使得平面PAB与平面ACE所成锐二面角的余弦值是21919?若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.
  • 16. 如图,在矩形ABCD中,AB=1 , BC=3 , M是线段AD上的一动点,将ΔABM沿着BM折起,使点A到达点A'的位置,满足点A'∉平面BCDM且点A'在平面BCDM内的射影E落在线段BC上.

    (1)、当点M与端点D重合时,证明:A'B⊥平面ACD';
    (2)、求三棱锥E-A'BM的体积的最大值;
    (3)、设直线CD与平面A'BM所成的角为α , 二面角A'-BM-C的平面角为β , 求2sinα⋅cosβ的最大值.
  • 17. 已知在四棱锥P−ABCD中,AB=4 , BC=3AD=5 , ∠DAB=∠ABC=∠CBP=90∘ , PA⊥CD , E为CD的中点.

    (1)、证明:平面PCD⊥平面PAE;
    (2)、若直线PB与平面PAE所成的角和PB与平面ABCD所成的角相等,求二面角P−CD−A的正弦值.
  • 18. 如图,四棱柱ABCD−A1B1C1D1的底面ABCD为直角梯形,∠DAB=∠ADC=90° , AB=AD=1 , CD=2 , 直线BD1与直线CD所成的角取得最大值.点M为CD1的中点,且CD1=2BM .

    (1)、证明:平面BDM⊥平面BD1M;
    (2)、若钝二面角B−DM−C的余弦值为−1515 , 当BD1>BD时,求三棱锥D−BD1M的体积.
  • 19. 在平行四边形ABCD中,AB=2AD=4 , AD⊥DB , 如图甲所示,作DE⊥AB于点E , 将△ADE沿着DE翻折,使点A与点P重合,如图乙所示.

    (1)、设平面PEB与平面PDC的交线为l , 判断l与CD的位置关系,并证明;
    (2)、当四棱锥P−BCDE的体积最大时,求二面角P−BC−D的正弦值;
    (3)、在(2)的条件下,G、H分别为棱DE , CD的点,求空间四边形PGHB周长的最小值.
  • 20. 如图,在四棱锥P−ABCD中,PA⊥平面ABCD , AD//BC , AD⊥CD , 且AD=CD=2 , BC=4 , PA=2 .

    (1)、求证:AB⊥PC;
    (2)、已知M为线段PD上一点,若BM与平面ABCD所成角的正切值为2626 , 试确定M点位置;并求此时二面角M−AC−D的大小.